Teori VSEPR Teori Domain Elektron

20 Kimia XI SMA

1.3 Ikatan Kimia

Di kelas X kita telah mempelajari konsep ikatan kimia, yaitu tentang ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan logam. Pada pokok bahasan ini, kita akan mempelajari bentuk molekul dalam ikatan kimia yang akan mempengaruhi gaya tarik-menarik antarmolekul dan sifat-sifat gas.

A. Bentuk Geometri Molekul

Bentuk molekul berkaitan dengan susunan ruang atom-atom dalam molekul. Berikut ini bentuk geometri dari beberapa molekul. Kita dapat menentukan bentuk molekul dari hasil percobaan maupun dengan cara meramalkan bentuk molekul melalui pemahaman struktur elektron dalam molekul. Pada subbab ini, kita akan membahas cara meramalkan bentuk molekul berdasarkan teori tolak-menolak elektron-elektron pada kulit luar atom pusatnya.

1. Teori VSEPR

Valence Shell Electron Pair Repulsion Teori VSEPR Valence Shell Electron Pair Repulsion menyatakan bahwa pasangan elektron dalam ikatan kimia ataupun pasangan elektron yang tidak dipakai bersama yaitu pasangan elektron “mandiri” saling tolak- menolak, pasangan elektron cenderung untuk berjauhan satu sama lain. Menurut asas Pauli, jika sepasang elektron menempati suatu orbital, maka elektron lain bagaimanapun rotasinya tidak dapat berdekatan dengan pasangan tersebut. Teori ini menggambarkan arah pasangan elektron terhadap inti suatu atom. Gaya tolak-menolak antara dua pasang elektron akan semakin kuat dengan semakin kecilnya jarak antara kedua pasang elektron tersebut. Gaya tolakan akan menjadi semakin kuat jika sudut di antara kedua pasang elektron tersebut besarnya 90º. Selain itu, tolakan yang melibatkan pasangan elektron mandiri lebih kuat daripada yang melibatkan pasangan ikatan Ralph H. Petrucci, 1985. Berikut ini adalah urutan besarnya gaya tolakan antara dua pasang elektron. – – – pasangan mandiri pasangan mandiri pasangan mandiri pasangan ikatan pasangan ikatan pasangan ikatan O O C O H H H H H F B I F F Cl Cl Cl P Linier Bengkok Segitiga planar Planar bentuk T Piramida trigonal Gambar 1.16 Bentuk geometri dari beberapa molekul sederhana Di unduh dari : Bukupaket.com 21 Kimia XI SMA

2. Teori Domain Elektron

Teori domain elektron merupakan penyempurnaan dari teori VSEPR. Domain elektron berarti kedudukan elektron atau daerah keberadaan elektron, dengan jumlah domain ditentukan sebagai berikut Ralph H. Petrucci, 1985. a. Setiap elektron ikatan baik itu ikatan tunggal, rangkap, atau rangkap tiga berarti 1 domain. b. Setiap pasangan elektron bebas berarti 1 domain. Tabel 1.6 Jumlah Domain Elektron dalam Beberapa Senyawa Teori domain elektron mempunyai prinsip-prinsip dasar sebagai berikut Ralph H. Petrucci, 1985. a. Antardomain elektron pada kulit luar atom pusat saling tolak-menolak sehingga domain elektron akan mengatur diri mengambil formasi sedemikian rupa, sehingga tolak-menolak di antaranya menjadi minimum. Susunan ruang domain elektron yang berjumlah 2 hingga 6 domain yang memberi tolakan minimum, dapat dilihat pada tabel 1.7. b. Urutan kekuatan tolak-menolak di antara domain elektron adalah: tolakan antardomain elektron bebas tolakan antara domain elektron bebas dengan domain elektron ikatan tolakan antardomain elektron ikatan. Perbedaan daya tolak ini terjadi karena pasangan elektron bebas hanya terikat pada satu atom saja, sehingga bergerak lebih leluasa dan menempati ruang lebih besar daripada pasangan elektron ikatan. Akibat dari perbedaan daya tolak tersebut adalah mengecilnya sudut ikatan karena desakan dari pasangan elektron bebas. Hal ini juga terjadi dengan domain yang mempunyai ikatan rangkap atau rangkap tiga, yang pasti mempunyai daya tolak lebih besar daripada domain yang hanya terdiri dari sepasang elektron. c. Bentuk molekul hanya ditentukan oleh pasangan elektron terikat. No. Senyawa Rumus Lewis Jumlah Domain Elektron 1. H 2 O 4 2. CO 2 2 3. C 2 H 2 3 4. SO 2 3 H H : : O : : : : : : : : : : ... C C ... : : : : : : : S : : : : H O : O C O O O Di unduh dari : Bukupaket.com 22 Kimia XI SMA Tabel 1.7 Susunan Ruang Domain Elektron yang Menghasilkan Tolakan Minimum Jumlah domain pasangan elektron dalam suatu molekul dapat dinya- takan sebagai berikut. • Atom pusat dinyatakan dengan lambang A. • Domain elektron ikatan dinyatakan dengan X. • Domain elektron bebas dinyatakan dengan E. Tipe molekul dapat dinyatakan dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut. 1 Menentukan jumlah elektron valensi atom pusat EV. 2 Menentukan jumlah domain elektron ikatan X. 3 Menentukan jumlah domain elektron bebas E. – = 2 EV X E Tentukan tipe molekul dari senyawa-senyawa biner berikut ini. a. BF 3 c. ClF 3 b. PCl 3 Jawab: a. Jumlah elektron valensi atom pusat boron = 3 Jumlah domain elektron ikatan X = 3 Jumlah domain elektron bebas E = 3 3 2 − = Tipe molekul: AX 3 . C o n t o h 1.1 Jumlah Domain Susunan Ruang Besar Sudut Elektron Geomoetri Ikatan 2 linier 180° 3 segitiga sama sisi 120° 4 tetrahedron 109,5° 5 bipiramida trigonal ekuatorial = 120° aksial = 90° 6 oktahedron 90° : A : : : : A : A : : : : A : : : : : : A : : : : Di unduh dari : Bukupaket.com 23 Kimia XI SMA b. Jumlah elektron valensi atom pusat fosfor = 5 Jumlah domain elektron ikatan X = 3 Jumlah domain elektron bebas E = 5 3 1 2 − = Tipe molekul: AX 3 E c. Jumlah elektron valensi atom pusat klorin = 7 Jumlah domain elektron ikatan X = 3 Jumlah domain elektron bebas E = 7 3 2 2 − = Tipe molekul: AX 3 E 2 Tabel 1.8 Berbagai Kemungkinan Bentuk Molekul Cara penetapan tipe molekul dengan menggunakan langkah-langkah di atas hanya berlaku untuk senyawa biner berikatan tunggal. Untuk senyawa biner yang berikatan rangkap atau ikatan kovalen koordinasi, maka jumlah elektron yang digunakan untuk membentuk pasangan terikat menjadi dua kali jumlah ikatan. Tentukan tipe molekul senyawa-senyawa biner rangkap berikut ini. a. XeO 4 b. SO 3 C o n t o h 1.2 Jumlah Pasangan Jumlah Pasangan Rumus Bentuk Molekul Contoh Elektron Ikatan Elektron Bebas 2 AX 2 linier BeCl 2 3 AX 3 trigonal datar BF 3 2 1 AX 2 E trigonal bentuk V SO 2 4 AX 4 tetrahedron CH 4 3 1 AX 3 E piramida trigonal NH 3 2 2 AX 2 E 2 planar bentuk V H 2 O 5 AX 5 bipiramida trigonal PCl 5 4 1 AX 4 E bidang empat SF 4 3 2 AX 3 E 2 planar bentuk T ClF 3 2 3 AX 2 E 3 linier XeF 2 6 AX 6 oktahedron SF 6 5 1 AX 5 E piramida sisi empat BrF 5 4 2 AX 4 E 2 segi empat planar XeF 4 Di unduh dari : Bukupaket.com 24 Kimia XI SMA Jawab: a. Jumlah elektron valensi atom pusat = 8 Jumlah domain elektron ikatan X = 4, tetapi jumlah elektron yang digunakan atom pusat = 4 × 2 = 8 Jumlah domain elektron bebas E = 8 8 2 − = Tipe molekul: AX 4 b. Jumlah elektron valensi atom pusat = 6 Jumlah domain elektron ikatan X = 3, tetapi jumlah elektron yang digunakan atom pusat = 3 × 2 = 6 Jumlah domain elektron bebas E = 6 6 2 − = Tipe molekul: AX 3 Langkah-langkah yang dilakukan untuk meramalkan geometri molekul adalah: a. Menentukan tipe molekul. b. Menggambarkan susunan ruang domain-domain elektron di sekitar atom pusat yang memberi tolakan minimum. c. Menetapkan pasangan terikat dengan menuliskan lambang atom yang bersangkutan. d. Menentukan geometri molekul setelah mempertimbangkan pengaruh pasangan elektron bebas. Contoh: Molekul air, H 2 O Langkah 1: Tipe molekul adalah AX 2 E 2 4 domain. Langkah 2: Susunan ruang pasangan-pasangan elektron yang memberi tolakan minimum adalah tetrahedron. Langkah 3: Menentukan pasangan terikat dengan menuliskan lambang atom yang terikat atom H. Langkah 4: Molekul berbentuk V bentuk bengkok. Hasil percobaan menunjukkan bahwa sudut ikatan H–O–H dalam air adalah 104,5°, sedikit lebih kecil daripada sudut tetrahedron 109,5°. Hal ini terjadi karena desakan pasangan elektron bebas. : O : H H Susunan ruang pasangan- pasangan elektron Bentuk molekul Sumber: General Chemistry, Principles and Modern Aplication, Ralph H. Petrucci, 4 th ed, 1985. Di unduh dari : Bukupaket.com 25 Kimia XI SMA Gambar 1.17 Bentuk molekul CH 4

B. Teori Hibridisasi